Факторы, влияющие на производительность экскаваторов

Производительность – основной показатель работы горного предприятия, он характеризует интенсивность разработки месторождения и зависит от многих факторов. Его определение тесно связано с развитием теории проектирования, техники и совершенствования технологии горных работ.

Сменная эксплуатационная производительность ̶ характеризует производительность машины в течение рабочей смены с учетом использования машины как во времени, так и по загрузке (грузоподъемности). На основании нормы выработки для машины устанавливается производственное задание на сутки, месяц, квартал, год.

К основным факторам, влияющим на производительность экскаватора, относятся следующие:

̶ Трудность разработки горной массы, которая оценивается категорией породы и ее состоянием. При разработке, например, влажной глинистой породы, которая налипает на ковш, уменьшается полезный объем последнего и увеличивается продолжительность цикла из-за более длительной разгрузки ковша. В зимних условиях плохо раздробленный мерзлый грунт также снижает коэффициент наполнения ковша;

̶ технические данные, состояние и надежность экскаватора;

̶ качество забоя, оцениваемое его высотой, условиями подхода транспорта к месту погрузки, освещенностью;

̶ организация работ, зависящая от достаточности транспортных средств, состояния дорог, своевременного снабжения топливом, энергией, запасными частями и т.п.

Производительность экскаваторов определяется количеством кубических метров или тонн горной массы (пустой породы или полезного ископаемого) в целике уступа, которое извлекается в единицу времени (час, смену, сутки и т.д.). При определении годовой производительности экскаватора учитывается общее количество суток в году, которое обычно меньше календарного за счет нерабочих праздничных дней, простоев на планово-предупредительных ремонтах, а также по случаю перехода в новые забои и остановки в связи с неблагоприятными климатическими условиями, что для экскаваторов цикличного действия бывает крайне редко. Различают теоретическую (паспортную), нормативную и эксплуатационную производительности экскаватора.

Теоретическая производительность экскаватора – количество продукции (в тоннах или кубических метрах), которое может быть выработано в единицу времени (обычно за час) при непрерывной его работе. Условия работы берутся предположительно одинаковыми для всех машин, коэффициенты наполнения ковша и разрыхления породы принимаются равными единице. У одноковшовых экскаваторов при расчете теоретической производительности принимаются: одинаковыми угол поворота на выгрузку высота черпания и номинальными скорости рабочих движений и удельные сопротивления породы копанию.

Нормативная производительность – это объем работ, который должен быть выполнен с помощью машины за единицу времени. По своей сути она соответствует эксплуатационной. Число циклов и в единицу времени (минуту) зависит от конструктивных особенностей экскаватора, грунтовых условий, формы забоя.

Эксплуатационная производительность экскаваторов – это действительный объем горной массы, отработанный экскаватором за определенный период эксплуатации. Она рассчитывается с учетом неизбежных организационных и технологических простоев: потерь времени на приемку смены и осмотр машины, смазку, замену подвижного состава. Эксплуатационная производительность численно меньше технической. Ее величина отражает совершенство организации работы экскаватора и всех обслуживающих его машин.

Эксплуатационная производительность экскаваторов может быть сменной, месячной и годовой (в последних случаях учитываются потери времени на ремонтные осмотры, текущие и капитальные ремонты). В наибольшей мере характеризует организацию работы на данном предприятии (не только по добыче полезного ископаемого, но и по обслуживанию экскаваторов, снабжению их запасными частями) годовая производительность экскаватора.

Так же одним из важных факторов, влияющих на производительность экскаваторов является коэффициент разрыхления грунта, позволяющий определить увеличение объема при его выемке. Все грунты можно разделить на две группы:

̶ Сцементированные, или скальные – каменные горные породы, разработка которых возможна только с применением технологий взрыва или дробления;

̶ Несцементированные, выборка которых проводится вручную или с помощью экскаваторов, бульдозеров, другой спецтехники. К ним относятся пески, глины, смешанные типы грунтов.

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

̶ Влажность – отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе твердых частиц;

̶ Сцепление – сопротивление сдвигу;

̶ Плотность, то есть масса одного кубического метра грунта в естественном состоянии;

̶ Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Чем плотнее и тяжелее грунт в естественных условиях, тем больше объема он займет в выбранном состоянии. Этот параметр влияет на объемы вывозки грунта после его разработки.

Средняя сменная производительность ВПО (выемочно-погрузочного оборудования) по горной массе и коэффициент использования календарного времени ВПО за 2014г. приведены в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1

Из таблицы 1.1.1 видно, что средняя производительность экскаватора ЭКГ-10 намного больше, чем производительность ЭКГ-8И. Это объясняется тем, что ЭКГ-10 является дальнейшим развитием модели ЭКГ-8И и помимо основного ковша емкостью 10м³ (ЭКГ-8И – 8м³) на экскаваторе могут применяться сменные ковши емкостью 12,5 и 16 м³. Из чего можно сделать вывод, что производительность ЭКГ-10 будет больше.

Следует помнить, что фактическое количество запасов мы не знаем и не узнаем никогда. Даже после окончания разработки мы знаем только то количество, которое мы добыли, и не знаем, что потеряли. Так, в Криворожском бассейне одно из железорудных месторождений было «полностью» отработано подземным способом и считалось, что потеряно всего 17 % руды. Но затем на том же месторождении был построен карьер и добыто столько же руды, сколько и из шахты. Аналогичные случаи произошли на месторождениях Кольского полуострова и в Норильске.

В процессе планирования выемочно-погрузочных работ производительность экскаваторно-автомобильного комплекса (ЭАК) карьера рассчитывается на основе горно-геологических характеристик пород в забое, технических характеристик экскаваторов и автосамосвалов, режима работы карьера, нормативной продолжительности рабочих операций, а так же данных о текущем положении горных работ и параметров технологических схем транспортирования. Значения этих факторов носят непостоянный характер, изменяясь во времени и пространстве, поэтому фактическая производительность ЭАК также является величиной непостоянной. Тем не менее на практике, при планировании сменных объемов работ в карьере, процессы выемки, погрузки и транспортирования рассматриваются как детерминированные, т.е. обладающие предопределенным, стабильным результатом. Такой подход зачастую приводит к значительным расхождениям плановой и фактической сменной производительности ЭАК.

В большинстве своем горнотехнические факторы являются параметрами технологических схем ведения работ в карьерах (схема забой – экскаватор – автосамосвал – трасса – пункт разгрузки) и значения их по различным технологическим схемам носят динамический характер. Очевидно, что риск невыполнения сменного плана экскаваторно-автомобильным комплексом будет зависеть от величины риска снижения производительности по каждой модели оборудования на конкретной технологической схеме с учетом возможного снижения производительности в силу плохого технического состояния оборудования. Это значит, что, зная заранее сочетание моделей оборудования в технологических схемах (связка экскаватор – автосамосвал), можно рассчитать ожидаемый уровень риска невыполнения сменных заданий по эти моделям оборудования, а значит, и определить возможную производительность комплекса в целом. Для этого необходимо знать предельно допустимый уровень риска, который можно определить по результатам технико-экономических расчетов в условиях конкретного предприятия, или, согласно рекомендациям А.И. Арсентьева, принять на основании функции опасения, основываясь на психологических аспектах принятия решения. Таким образом, установив допустимый уровень риска, можно управлять производительностью экскаваторно-автомобильного комплекса в процессе планирования и при получении расчетной производительности, соответствующей уровню риска более высокому, чем предельно допустимый показатель, к расчету принимать более низкие значения производительности, соответствующие более низкому уровню риска.